本文選題：馬鈴薯　切入點(diǎn)：水分脅迫　出處：《內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：作物不同生育階段對(duì)水分的需求不同,不同生育時(shí)期遭受水分脅迫后對(duì)作物的生長(zhǎng)及產(chǎn)量影響也不盡相同,遭受脅迫后的復(fù)水補(bǔ)償效應(yīng)亦存在一定的差異,因此揭示干旱脅迫和復(fù)水對(duì)作物生理和產(chǎn)量的影響是生物性節(jié)水領(lǐng)域的國(guó)際前沿研究問題。明確關(guān)鍵生育時(shí)期的需水特性,進(jìn)行合理灌溉,提高作物水分利用率,成為突破因水資源短缺而制約糧食生產(chǎn)瓶頸的必然選擇。本文以內(nèi)蒙古自治區(qū)主栽馬鈴薯品種"克新1號(hào)"為研究對(duì)象,采用室內(nèi)盆栽和室外遮雨棚種植相結(jié)合的方法,分別研究了芽條生長(zhǎng)期、苗期、塊莖形成期、塊莖膨大期不同土壤含水量對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)生理、產(chǎn)量及其構(gòu)成因素以及基因表達(dá)的影響,明確了馬鈴薯不同生育時(shí)期、不同土壤水分處理和復(fù)水補(bǔ)償生理及分子響應(yīng)機(jī)制。主要研究結(jié)果如下:1.芽條生長(zhǎng)期,土壤相對(duì)含水量為70%時(shí),馬鈴薯芽條數(shù)多且粗壯。土壤相對(duì)含水量為100%時(shí),馬鈴薯播后一周左右母薯即開始腐爛,土壤相對(duì)含水量為85%時(shí),在播后21 d左右時(shí),母薯開始腐爛,導(dǎo)致芽無法正常生長(zhǎng);土壤相對(duì)含水量為55%和40%時(shí),發(fā)芽較70%土壤相對(duì)含水率晚一周左右。2.芽條生長(zhǎng)期,馬鈴薯母薯內(nèi)ABA含量隨時(shí)間的推移呈增長(zhǎng)趨勢(shì),隨著土壤相對(duì)含水量的增加,先降低后增加,IAA、ZR、GA含量隨播后時(shí)間的推移呈遞減趨勢(shì),且隨著土壤相對(duì)含水量的增加,呈先增加后降低的變化,70%～85%土壤相對(duì)含水量下IAA、ZR、GA含量最高,而ABA含量最低。3.馬鈴薯苗期,隨土壤含水量的增加,除株高、主莖數(shù)外,其他各項(xiàng)形態(tài)指標(biāo)均呈顯著的增長(zhǎng)趨勢(shì),在脅迫與復(fù)水期間,葉片相對(duì)含水量、SPAD值、根系活力及光合參數(shù)等均呈先增加后降低的變化,以70%-85%的土壤相對(duì)含水量處理下最高,且隨處理時(shí)間的延長(zhǎng),各處理間的差異增大。復(fù)水后40%-55%的土壤相對(duì)含水量下,葉片相對(duì)含水量、葉片SPAD值,根系活力迅速增加,在復(fù)水14d時(shí)與70%-85%的處理已無顯著差異,而100%的處理顯著低于其他處理;隨土壤含水量的增加,馬鈴薯脯氨酸、丙二醛、可溶性糖含量、SOD、CAT、POD活性及葉片相對(duì)電導(dǎo)率均呈先降低后增加的變化,以70%-85%的土壤相對(duì)含水量最低,復(fù)水后40%-55%的處理各指標(biāo)迅速降低。復(fù)水7 d后已降低到接近70%-85%處理的水平,而100%處理始終高于其他各處理。4.苗期土壤相對(duì)含水量在40%-85%范圍內(nèi),馬鈴薯單株結(jié)薯數(shù)、單塊莖重、單株產(chǎn)量和商品薯率均無顯著差異,但100%的土壤相對(duì)含水量下,馬鈴薯單塊莖重、單株產(chǎn)量顯著低于其他各處理,商品薯率也顯著低于除40%土壤含水量處理外的其他處理。5.塊莖形成期適宜含水量為85%。隨著土壤含水量的增加,馬鈴薯株高、主莖數(shù)逐漸增加,莖粗、分枝數(shù)、匍匐莖數(shù)、葉面積指數(shù)、干物質(zhì)積累量、葉片相對(duì)含水量、葉片SPAD值、根系活力及各光合參數(shù)均呈先增加后降低的趨勢(shì),以85%的土壤相對(duì)含水量最高,葉片相對(duì)電導(dǎo)率、可溶性糖含量、脯氨酸、丙二醛含量、SOD、CAT、POD活性、氣孔阻力隨著土壤含水量的增加呈先降低后升高的趨勢(shì),以85%土壤相對(duì)含水量最低。復(fù)水后,葉片相對(duì)電導(dǎo)率變化較小,SPAD、根系活力仍呈下降趨勢(shì),但下降幅度降低,其中40%和55%處理恢復(fù)速度較慢,100%處理恢復(fù)速度較快,70%和85%變化處理變化幅度較小。不同土壤水分處理后塊莖膨大期各項(xiàng)指標(biāo)的變化趨勢(shì)與塊莖形成期相似,但是變化幅度比塊莖形成期小,復(fù)水后的恢復(fù)程度也較緩慢。6.馬鈴薯塊莖形成期,85%土壤相對(duì)含水量下產(chǎn)量最高,顯著大于其他處理。不同土壤含水量下的大薯率無顯著差異,85%處理下的單株結(jié)薯數(shù)顯著大于其他處理,40%處理的單株結(jié)薯數(shù)除與55%處理無顯著差異外,顯著低于其他處理。40%、55%、70%、100%處理產(chǎn)量分別占85%處理的41.9%,54.3%,71.3%,68.4%,減產(chǎn)幅度較大。塊莖膨大期的產(chǎn)量以85%土壤相對(duì)含水量最高,100%土壤相對(duì)含水量次之,除40%土壤相對(duì)含水量的產(chǎn)量顯著低于其他處理外,55%、70%、85%、100%處理間的產(chǎn)量均無顯著差異。7.從產(chǎn)量結(jié)果來看,苗期、塊莖形成期和塊莖膨大期遭受水分脅迫均會(huì)造成馬鈴薯產(chǎn)量下降,不同生育時(shí)期對(duì)產(chǎn)量的影響大小為:塊莖形成期苗期塊莖膨大期,表明在塊莖形成期遭受水分脅迫對(duì)產(chǎn)量影響較大,即使后期恢復(fù)供水對(duì)產(chǎn)量的補(bǔ)償效果也不佳。另外,水分過量對(duì)馬鈴薯芽條生長(zhǎng)期和苗期影響較顯著,而水分虧缺對(duì)馬鈴薯塊莖形成期和塊莖膨大期影響更為顯著。8.試驗(yàn)通過高通量測(cè)序?qū)︸R鈴薯遭受脅迫及復(fù)水后的基因表達(dá)進(jìn)行了研究,結(jié)果顯示:干旱處理與對(duì)照相比差異基因?yàn)?55個(gè),復(fù)水處理與對(duì)照比較差異基因?yàn)?44個(gè),二者間共有差異基因113個(gè),其中有8個(gè)基因在兩對(duì)比組中變化趨勢(shì)不同,意味著同一基因在不同過程中的表達(dá)及其作用機(jī)制存在著一定的差異,且同一基因同時(shí)具有多種功能,在不同生境中發(fā)揮不同的作用。9.通過GO富集將差異基因進(jìn)行歸類,干旱處理與對(duì)照差異基因GO功能富集的前三位分別是:G0:0071554,G0:0016209,G0:0005975,分別與細(xì)胞壁組織合成、抗氧化活性、碳水化合物代謝過程相關(guān),復(fù)水與對(duì)照的差異基因GO功能富集前三位的分別是:G0:0016310,G0:0016773,G0:0006468,分別與磷酸轉(zhuǎn)移酶活性、蛋白磷酸化等相關(guān)。10.干旱處理與對(duì)照KEGG通路中差異最顯著的前三位途徑是sot00941:類黃酮代謝,sot00945:二芳基庚烷和姜酚生物合成,sot00561:甘油酯代謝,各途徑中涉及到的差異基因數(shù)分別為10個(gè),6個(gè),9個(gè),復(fù)水與對(duì)照KEGG通路中差異最顯著的前三位途徑sot00480:谷胱甘肽代謝;sot04626:病原體;sot00430:�；撬岽x,各途徑中涉及到的差異基因數(shù)分別為12個(gè),17個(gè),3個(gè)。11.通過qRT-PCR方法驗(yàn)證轉(zhuǎn)錄組測(cè)序數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性.隨機(jī)選取10個(gè)差異基因用來驗(yàn)證,結(jié)果顯示實(shí)時(shí)熒光定量PCR法得到的10個(gè)驗(yàn)證基因表達(dá)量與高通量測(cè)序結(jié)果吻合,驗(yàn)證了轉(zhuǎn)錄組測(cè)序數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S532

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本文編號(hào)：1560917